Diseño y análisis de un sistema de soporte para una turbina hidrocinética

Abstract

Esta investigación presenta el diseño y análisis estructural de un sistema de soporte para una turbina hidrocinética tripala de eje horizontal con anillo difusor, orientado a garantizar su estabilidad y durabilidad frente a cargas hidrodinámicas. Utilizando el método de elementos finitos (FEM) en ANSYS Mechanical, se desarrollaron y evaluaron tres configuraciones geométricas: un bastidor triangular, una base rectangular y soportes laterales. El análisis consideró esfuerzos, deformaciones y vida a fatiga, empleando materiales seleccionados por su desempeño en entornos acuáticos altamente corrosivos: acero estructural A-36, acero inoxidable, aluminio y polietileno de alta densidad (HDPE). Los resultados indicaron que la geometría de base rectangular logró los mayores factores de seguridad y la mejor vida útil a fatiga bajo condiciones de velocidad nominal y máxima, seguida del bastidor triangular y, finalmente, los soportes laterales. Adicionalmente, se comprobó la influencia del mallado en la precisión de los resultados y se garantizaron las condiciones de convergencia del análisis numérico. Este estudio no solo valida la viabilidad de soportes optimizados para turbinas hidrocinéticas, sino que también propone estrategias para reducir costos de instalación y mantenimiento, fomentando el desarrollo de tecnologías de hidrogeneración. Las conclusiones abren la puerta a futuras investigaciones, especialmente en manufactura y validación experimental.